stringtranslate.com

Шлаковый конус

Схема внутренней структуры типичного шлакового конуса

Шлаковый конус (или шлаковый конус [1] ) представляет собой крутой конический холм из рыхлых пирокластических фрагментов, таких как вулканические шлаки, вулканический пепел или шлак , который был построен вокруг вулканического жерла . [2] [3] Пирокластические фрагменты образуются в результате взрывных извержений или фонтанов лавы из одного, как правило, цилиндрического жерла. Когда газовая лава резко выбрасывается в воздух, она распадается на мелкие фрагменты, которые затвердевают и падают в виде шлака, шлака или шлака вокруг жерла, образуя конус, который часто является симметричным; с уклонами от 30 до 40°; и почти круглым планом на земле. [4] Большинство шлаковых конусов имеют чашеобразный кратер на вершине. [2]

Механика извержения

Поперечный разрез шлакового конуса или конуса шлака

Размеры шлаковых конусов варьируются от десятков до сотен метров в высоту. [3] Они состоят из рыхлого пирокластического материала ( шлака или шлака ), что отличает их от конусов брызг , которые состоят из агломерированных вулканических бомб . [5]

Пирокластический материал, из которого состоит шлаковый конус, обычно имеет состав от базальтового до андезитового . [6] Он часто стекловидный и содержит многочисленные пузырьки газа, «замороженные» на месте, когда магма вырвалась в воздух, а затем быстро остыла. Фрагменты лавы размером более 64 мм в поперечнике, известные как вулканические бомбы , также являются обычным продуктом извержений шлаковых конусов. [3]

Рост шлакового конуса можно разделить на четыре стадии. На первой стадии вокруг извергающегося события формируется низкое шлаковое кольцо. На второй стадии наращивается кромка, а за ее пределами начинает формироваться склон осыпи . Третья стадия характеризуется обвалом и взрывами, которые разрушают исходную кромку, в то время как четвертая стадия характеризуется наращиванием осыпи за пределами зоны, где шлак падает на поверхность (баллистическая зона ). [7]

На убывающей стадии извержения шлакового конуса магма теряет большую часть своего газового содержания. Эта обедненная газом магма не фонтанирует, а тихо просачивается в кратер или под основание конуса в виде лавы. [8] Лава редко выходит сверху (за исключением фонтана), потому что рыхлые, несцементированные шлаки слишком слабы, чтобы выдерживать давление, оказываемое расплавленной породой, когда она поднимается к поверхности через центральное отверстие. [3] Поскольку она содержит так мало пузырьков газа, расплавленная лава плотнее, чем богатые пузырьками шлаки. [8] Таким образом, она часто вырывается вдоль дна шлакового конуса, поднимая менее плотные шлаки, как пробки на воде, и продвигается наружу, создавая поток лавы вокруг основания конуса. [8] Когда извержение заканчивается, симметричный конус шлаков находится в центре окружающей площадки лавы. [8] Если кратер полностью разрушен, оставшиеся стенки образуют вокруг кратера форму амфитеатра или подковы.

Происшествие

Шлак на шлаковом конусе в долине Сан-Бернардино , Аризона

Базальтовые шлаковые конусы являются наиболее характерным типом вулканов, связанных с внутриплитным вулканизмом . [9] Они особенно распространены в сочетании со щелочным магматизмом , при котором извергаемая лава обогащена оксидами натрия и калия . [10]

Шлаковые конусы также часто встречаются на склонах щитовых вулканов , стратовулканов и кальдер . [3] Например, геологи обнаружили около 100 шлаковых конусов на склонах Мауна-Кеа , щитового вулкана, расположенного на острове Гавайи . [3] Такие шлаковые конусы, вероятно, представляют собой конечные стадии активности мафического вулкана. [11] Однако большинство вулканических конусов, образовавшихся при извержениях гавайского типа, представляют собой конусы брызг, а не шлаковые конусы из-за текучей природы лавы. [12]

Самый известный шлаковый конус, Парикутин , вырос из кукурузного поля в Мексике в 1943 году из нового жерла. [3] Извержения продолжались в течение девяти лет, в результате чего конус достиг высоты 424 метра (1391 фут) и образовались потоки лавы, покрывшие 25 км 2 (9,7 кв. миль). [3]

Самый исторически активный шлаковый конус Земли — Серро-Негро в Никарагуа. [3] Он входит в группу из четырех молодых шлаковых конусов к северо-западу от вулкана Лас-Пилас . С момента своего первого извержения в 1850 году он извергался более 20 раз, в последний раз в 1995 и 1999 годах. [3]

Спутниковые снимки показывают, что шлаковые конусы встречаются и на других земных телах Солнечной системы. [13] На Марсе они были обнаружены на склонах горы Павонис в Фарсиде , [14] [15] в районе Хаоса Гидраотов [16] на дне каньона Копрат , [17] или на вулканическом поле Улисс Коллес . [18] Также предполагается, что купольные структуры в холмах Мариус (на Луне) могут представлять собой лунные шлаковые конусы. [19]

Влияние условий окружающей среды

Кратер SP , потухший шлаковый конус в Аризоне

Размер и форма шлаковых конусов зависят от свойств окружающей среды, поскольку различная гравитация и/или атмосферное давление могут изменить дисперсию выброшенных частиц шлака. [13] Например, шлаковые конусы на Марсе кажутся более чем в два раза шире земных аналогов [18], поскольку более низкое атмосферное давление и гравитация обеспечивают более широкое рассеивание выброшенных частиц на большей площади. [13] [20] Поэтому, по-видимому, извергнутого количества материала на Марсе недостаточно для того, чтобы склоны склонов достигли угла естественного откоса , и марсианские шлаковые конусы, по-видимому, управляются в основном баллистическим распределением, а не перераспределением материала на склонах, как это типично для Земли. [20]

Шлаковые конусы часто имеют высокую симметричность, но сильные преобладающие ветры во время извержения могут привести к большему накоплению шлака на подветренной стороне жерла. [11]

Моногенетические конусы

Кратер Сансет , молодой моногенетический шлаковый конус в Аризоне, который начал формироваться около 1075 года н. э.

Некоторые шлаковые конусы являются моногенетическими , образующимися в результате одного короткого извержения, которое производит очень небольшой объем лавы. Извержение обычно длится всего несколько недель или месяцев, но иногда может длиться пятнадцать лет или дольше. [21] Парикутин в Мексике, Даймонд-Хед , Коко-Хед , кратер Панчбоул , гора Ле-Брун из вулканического поля Коулстоун-Лейкс и некоторые шлаковые конусы на Мауна-Кеа являются моногенетическими шлаковыми конусами. Однако не все шлаковые конусы являются моногенетическими, некоторые древние шлаковые конусы показывают интервалы формирования почвы между потоками, что указывает на то, что извержения были разделены тысячами или десятками тысяч лет. [21]

Моногенетические конусы, вероятно, образуются, когда скорость поступления магмы в вулканическое поле очень низкая, а извержения разбросаны в пространстве и времени. Это не позволяет любому извержению создать систему « водопровода », которая обеспечила бы легкий путь к поверхности для последующих извержений. Таким образом, каждое извержение должно найти свой независимый путь к поверхности. [22] [23]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Аллаби, Майкл (2013). "Шлаковый конус". Словарь геологии и наук о Земле (Четвертое издание). Оксфорд: Oxford University Press. ISBN 9780199653065.
  2. ^ ab Poldervaart, A (1971). "Вулканичность и формы экструзивных тел". В Green, J; Short, NM (ред.). Вулканические формы рельефа и особенности поверхности: фотографический атлас и глоссарий . Нью-Йорк: Springer-Verlag. стр. 1–18. ISBN 978-3-642-65152-6.
  3. ^ abcdefghij Общественное достояние В данной статье использованы материалы из общедоступного фотоглоссария терминов вулканов: Шлаковый конус. Геологическая служба США .
  4. ^ Кларк, Хилари; Тролль, Валентин Р.; Карраседо, Хуан Карлос (2009-03-10). "Фреатомагматическая до стромболианской эруптивной активности базальтовых шлаковых конусов: Монтанья Лос Эралес, Тенерифе, Канарские острова". Журнал вулканологии и геотермальных исследований . Модели и продукты мафической эксплозивной активности. 180 (2): 225–245. Bibcode :2009JVGR..180..225C. doi :10.1016/j.jvolgeores.2008.11.014. ISSN  0377-0273.
  5. ^ Фишер, Р. В.; Шминке, Х.-У. (1984). Пирокластические породы . Берлин: Springer-Verlag. стр. 96. ISBN 3540127569.
  6. ^ Джексон, Джулия А., ред. (1997). "шлаковый конус". Словарь геологии (четвертое изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. ISBN 0922152349.
  7. ^ Фишер и Шминке 1984, с. 150.
  8. ^ abcd Общественное достояние В этой статье использованы материалы, являющиеся общественным достоянием, от Susan S. Priest; Wendell A. Duffield; Nancy R. Riggs; Brian Poturalski; Karen Malis-Clark (2002). Red Mountain Volcano – A Spectacular and Unusual Cinder Cone in Northern Arizona. Геологическая служба США . Информационный бюллетень USGS 024-02 . Получено 18 мая 2012 г.
  9. ^ Фишер и Шминке 1984, с. 14.
  10. ^ Фишер и Шминке 1984, с. 198.
  11. ^ ab Monroe, James S.; Wicander, Reed (1992). Физическая геология: исследование Земли . St. Paul: West Pub. Co. стр. 98. ISBN 0314921958.
  12. ^ Макдональд, Гордон А.; Эбботт, Агатин Т.; Петерсон, Фрэнк Л. (1983). Вулканы в море: геология Гавайев (2-е изд.). Гонолулу: Издательство Гавайского университета. стр. 16–17. ISBN 0824808320.
  13. ^ abc Wood, CA (1979). «Шлаковые конусы на Земле, Луне и Марсе». Lunar Planet. Sci . Vol. X. pp. 1370–72. Bibcode : 1979LPI....10.1370W. {{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )
  14. ^ Bleacher, JE; Greeley, R.; Williams, DA; Cave, SR; Neukum, G. (2007). «Тенденции в изверженном стиле на горе Тарсис, Марс, и последствия для развития провинции Тарсис». J. Geophys. Res . 112 (E9): E09005. Bibcode : 2007JGRE..112.9005B. doi : 10.1029/2006JE002873.
  15. ^ Кестхейи, Л.; Джагер, В.; МакИвен, А.; Торнабене, Л.; Бейер, РА; Дандас, К.; Милаццо, М. (2008). «Изображения научного эксперимента по визуализации высокого разрешения (HiRISE) вулканических территорий за первые 6 месяцев фазы первичной научной работы Mars Reconnaissance Orbiter». Дж. Геофиз. Рез . 113 (Е4): E04005. Бибкод : 2008JGRE..113.4005K. CiteSeerX 10.1.1.455.1381 . дои : 10.1029/2007JE002968. 
  16. ^ Мересс, С.; Костар, Ф.; Мангольд, Н.; Массон, Филипп; Нойкум, Герхард; команда HRSC Co-I (2008). «Формирование и эволюция хаотических ландшафтов путем оседания и магматизма: Hydraotes Chaos, Mars». Icarus . 194 (2): 487. Bibcode :2008Icar..194..487M. doi :10.1016/j.icarus.2007.10.023.
  17. ^ Брож, Петр; Хаубер, Эрнст; Врей, Джеймс Дж.; Майкл, Грегори (2017). «Амазонский вулканизм внутри долины Маринера на Марсе». Earth and Planetary Science Letters . 473 : 122–130. Bibcode : 2017E&PSL.473..122B. doi : 10.1016/j.epsl.2017.06.003.
  18. ^ ab Brož, P; Hauber, E (2012). «Уникальное вулканическое поле в Тарсисе, Марс: Пирокластические конусы как свидетельство взрывных извержений». Icarus . 218 (1): 88–99. Bibcode :2012Icar..218...88B. doi :10.1016/j.icarus.2011.11.030.
  19. ^ Лоуренс, С. Дж.; Стопар, Джули Д.; Хоук, Б. Рэй; Гринхаген, Бенджамин Т.; Кэхилл, Джошуа ТС; Бэндфилд, Джошуа Л.; Джоллифф, Брэдли Л.; Деневи, Бретт В.; Робинсон, Марк С.; Глотч, Тимоти Д.; Басси, Д. Бенджамин Дж.; Спудис, Пол Д.; Жигер, Томас А.; Гарри, В. Брент (2013). "Наблюдения LRO за морфологией и шероховатостью поверхности вулканических конусов и дольчатых лавовых потоков в холмах Мариус". J. Geophys. Res. Planets . 118 (4): 615–34. Bibcode : 2013JGRE..118..615L. doi : 10.1002/jgre.20060 .
  20. ^ ab Brož, Petr; Čadek, Ondřej; Hauber, Ernst; Rossi, Angelo Pio (2014). «Форма конусов шлака на Марсе: выводы из численного моделирования баллистических путей». Earth and Planetary Science Letters . 406 : 14–23. Bibcode : 2014E&PSL.406...14B. doi : 10.1016/j.epsl.2014.09.002.
  21. ^ Аб Шминке, Ганс-Ульрих (2003). Вулканизм . Берлин: Шпрингер. стр. 99–101, 340. ISBN. 978-3-540-43650-8.
  22. ^ Макги, Люси Э.; Смит, Ян Э.М.; Миллет, Марк-Албан; Хэндли, Хизер К.; Линдси, Ян М. (октябрь 2013 г.). «Астеносферный контроль процессов плавления в моногенной базальтовой системе: пример вулканического поля Окленд, Новая Зеландия». Журнал петрологии . 54 (10): 2125–2153. doi : 10.1093/petrology/egt043 .
  23. ^ "Моногенетические поля". Volcano World . Университет штата Орегон. 15 апреля 2010 г. Получено 17 декабря 2021 г.

Внешние ссылки